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钢中主要合金元素的功用
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1.铬 Cr
( V. \. u$ a4 g6 s) U 铬在钢中的角色多元且重要,它会形成安定而硬的碳化物,而且具抗蚀性,其主要作用有:
# ~7 `# O8 r& |1 D, Na.增进钢的硬化能和渗碳作用。& L% U. g- z# q& h
b.使钢在高温畤仍具高强度。
" T; d7 N; }6 g* V" T$ X1 hc.能增加耐磨耗性。
/ L' M+ O9 s( I$ o0 C9 A5 ` ad.增高钢之淬火温度。
7 B! [( G d' K$ q( xf.能增进钢的抗腐蚀性。
) d0 q" O" F R# V0 |2.镍Ni- }5 d8 b8 q- t% |% }0 U' d
镍在钢中的影响有:
" ]- H/ }( q @5 {a.增进钢的硬化能。8 r* F f8 a# u y& w3 y4 e
b.能降低热处理时的淬火温度,因之在处理时变形小。) b* i- ] }1 f# Q6 o" W* ~
c.能增加钢的韧性。
4 i6 P2 r' S, H6 z2 w$ X/ od.高镍合金钢能耐腐蚀,例如:不锈钢就含有8%左右的镍。
' g' s! t8 }9 t) z* r' {" e' Y3 f( [3.钨W
! Q3 W5 X! Q) P- E3 \ 钨能耐高温,而且溶於钢中会与碳形成碳化物称为碳化钨,能提高钢的强度。此外,
" B, {% K. T' T5 R6 \+ [8 I6 X% @# za.钨可以提高钢之淬火温度。' c: p5 q& X# k( X8 O3 q
b.加强钢之断面组织细微化,抵抗回火软化。
0 u" M g0 Q, T& d" t9 U1 Gc.可以降低淬火时钢之晶粒生长之趋势。' h3 Y5 M" M8 y. J) n e% I
d.钨钢刀具有红热硬度。: `" f3 I0 v' \/ \ {- O7 p" }
e.可增加钢之保磁性,故可配入钢中而制造永久磁钢。; e) |. C. C6 ^" {8 t
4.钒V6 R0 a3 o# l: Q) \ H1 |" R
钒可以无限量固溶入铁中,并阻止沃斯田铁晶粒的成长,钒在钢中有脱酸除氧之能力,故含钒之钢其断面结晶密实,此外钒的作用还有:
* v: D1 J" T* b% r0 La.能提高淬火温度。: h4 B4 q. R* d5 _0 z) W/ c5 X
b.改善硬化能,高温淬火加热时,能防止其晶粒生长。2 S0 ^; N3 x i) D8 S
c.有助於钢之结晶组织细微化。
& F* z$ g+ h7 W2 @) F5.锰Mn: p* n. m9 x8 M* G( l: @
锰亦为钢中重要元素,其作用及影响如下:9 G0 `/ H5 G) O# a' g' @. z- O
a.在适量下,锰量增加可增加钢之最大强度及硬度。; ~- z8 m' B$ p0 o) f$ u2 s
b.锰有脱氧及脱疏功效,故锰能发掸钢之锻造性与可塑性。
8 v% p& i9 ] y4 _8 p* b! |3 f, Sc.锰在钢中含量多,可降低钢之淬火温度。# c9 M I/ d6 P8 R- r$ I. L1 w
d.可增进钢之硬化深度,尤其在含碳量高之油硬性锰钢为最显著。
2 z5 R9 @8 o# r# N, D3 W" P6.钼Mo
/ v3 A) w9 {" s& R4 t2 ^' K 钼可增加钢之最大强度及硬度,因此在合金钢中也颇为重要。
3 m; O+ l7 l! |* u/ xa.能改善钢在高温之抗拉及潜变强度。
, c- W# [+ d( f" ?& e2 O H4 xb.在工作红热情况下,能使钢之硬度保持不变。! K$ o% A4 a" D O7 v. w/ t/ I2 c
c.高速工具钢含钼,可予以较佳之切割性能。 j6 K2 b$ F5 g9 X
d.合金钢中加入钼可去除回火脆性。
, d S. M! s1 Q8 ]7 C) P0 U7.钴Co
( u1 j3 u, B, U/ I5 I 钴为制造合金钢之重要元素,在钢中可以生成碳化物,但也可能有不良影响,它具有以下特性:* \! t9 K5 ?$ S; q
a.钴可代替镍,如增加强度及耐热等性能。5 j8 y2 j2 U/ W% t" C: C5 {. h+ l
b.会降低钢的硬化能。/ e2 l# p0 f0 Z4 k* ?9 U1 A5 m& @6 \
c.能提高钢之淬火温度。
% B8 a% [, j3 ^- M1 Y, Z! Wd.增加钢之保磁能力,故为制造磁石钢之主要元素。9 w6 |: i3 d/ s: @
8.钛Ti( G6 M! C0 ^- e/ ^0 z* o' }
钛在钢中易与碳形成碳化物TiC,其他特性:
4 p" _# R, i& ?# ]2 W. K4 [8 K0 }a.钛在不锈钢中,可以防止高温时铬量的局部减少,维持其
' U$ X f! }$ E4 a% H# A9 b$ \( S 防蚀的能力% L! n8 q* b) a$ `& \- X
b.可以防止合金钢由高温徐冷时的脆化现象。
, M# J9 v4 W A- n9.铜Cu
. k: G' r* a* y0 j [合金钢中铜之含量不可以超过1.5%,否则会使钢变脆,此外
! w5 b! [ {( h; qa.铜在钢中有抵抗大气腐蚀之性能。低碳钢内含铜1%,其抵抗大; `1 \3 K4 N5 h
气腐蚀性约较不含铜者高出四倍。在不锈钢中加铜 3-4%,亦有助不锈钢之防蚀作用。; c" e- J# K: \9 |! J( b+ L
b.可以增加钢的强度,但不宜超过0.2%。
: x8 h' ~. \) ?* ?1 X9 X7 k10.铝Al
" n4 h8 [$ G* o; oa.极易与氧结合形成氧化铝,是一种强脱氧剂。
" C% j) y* P: i3 Sb.能抑制晶粒成长。" I. H1 |/ K+ u1 x9 m
c.是氮化用钢的重要元素。5 }1 l1 r b' ^9 a: b
11.硫S* P9 o& F' z+ f
硫在钢中为有害之杂质,硫与铁化合成为FeS,与锰化合成MnS,其结果:
/ \, g& `- \( ^$ _a.会增加钢的热脆性
' z3 w2 T( y6 [5 N; t( kb.硫含量0.2%以上,就会严重影响钢的强度和韧性' v- z( `0 i3 T) H7 |
c.硫可使钢强度降低,因此有利於钢的切削,但除了易切钢之外,极少利用。2 I4 I! N6 Q; }0 D
12.矽Si5 ?/ }" c1 @# N& D" X1 O
矽在钢中其作用如下 :4 \7 K0 l F# d# t1 V- |3 X3 U
a.矽能增加钢之电磁传导率,故适於制造电气材料。
# u' v/ J; `( Y I: o( ub.矽会加速钢之结晶生长变粗,因此含量约在0.05~0.30%。
8 L5 Q5 p4 t' K( Y* b, c; gc.矽能增高淬火温度。
9 e3 [" E7 K# _2 C. kd.会阻碍碳元素溶於钢中。4 v ~2 J& V+ P u b0 L
e.对於炭量较高之钢,矽多则增加脆性,! J) u8 }0 j% \/ E0 N, Y
f.增加耐热钢的氧化性,可用为脱酸性。: N, C3 X2 f+ d& D- G' p
综合各种合金元素对於碳钢的影响,而选择添加合金元素时必须考虑元素特性及应用场合的需要,适材适所才是最重要的,如果不燎解特性贸然选择,不但可能增加成本,效果也可能适得其反。 |
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